Стыковое соединение элементов сборной крепи

АН ОБ ОП ПАТЕН ОО Комитет Российской Федерац по патентам и товарным знак(71) Институт горного дела СО АН СССР(73) Институт горного дела СО РАН(54) СТЫКОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОСБОРНОЙ КРЕПИ(57) Изобретение может быть выполнено в пе) КУ (и) 20048(51)5 Е 21 и 60 установленных в выемках обоих стыкующихся торцов блока петель, соединенных между собой закладным 3-образным элементом, один конец которого закончен за 1 епоМ а другой имеет опорную поверхность, раснпинивающуюся в выемке. Между зацепом и торцом выемки может быть установлен клин с винтовым устройством для изгиба зацепа, 5 зл. ф-лы,9 ип5 10 20 25 30 35 40 45 55 Изобретение относится к горному делу,предназначено для крепления капитальныхи подготовительных подземных горных выработок е условиях высокого горного давления, в т,ч, с динамическими формами егопроявления.Известна крепь горкой выработки,включающая кольца из тюбингое с выпукловогнутыми торцовыми соединениями, причем каждый продольный торец тюбинговнаполовину своей длины выполнен выпуклым, а наполовину вогнутым, при этом евыпуклой части тюбинг снабжен сквознымотверстием с нишей для соединения колецв продольном направлении посредствомнатяжных болтов. проходящих через эти отверстия, а тюбинги соседних колец соединены нахлестом наполовину длиныпродольных торцов.(Недостатком этой крепи является большая трудоемкость ее монтажа из-за необходимости обеспечения соосности соседнихтюбингов для того, чтобы "вслепую" длинным болтом попасть в резьбу головки болтасоседнего тюбинга, а если учесть большойвес тюбингов, обеодненность и загрязненность реального проходческого забоя, томонтажные работы представляются весьмасложными 11),. Наиболее близким к предлагаемому потехнической сущности является сборная железобетонная обделка тоннеля, включающая кольца из железобетонных блоков свыемками и монтажными петлями, а дляснижения трудоемкости монтажа,. монтажная петля выполнена с дугообразной направляющей, расположенной под петлей ввыемке, причем монтажные петли закреплены с одного продольного торца каждогоблока, а противоположный его торец снабжен штырями с возможностью взаимодействия их с монтажными петлями смежногоблока 2),Недостатком устройства является сложная высокомеханизироеанная технологиясборки крепи, которая тем не менее не может обеспечить в стесненных подземных условиях точную ориентацию и стыковкусобранных колец, имеющих на торцах каждого иэ блоков по три стержня и по тридугообразных направляющих с монтажными петлями, в результате чего неконтролируемо качество и сам факт превращениястыковочных штырей (не менее двадцатиодного на кольцо) в крюки, загнутые именнопод петли, а не в стороне от них иэ-за допускаемых ГОСТ отклонений в размерах блоков при их изготовлении на заводахжелезобетонных изделий, Кроме того, известное устройство предполагает монтаж сборных между собой колец, а не самих ко. лец из блоков, что более важно в практике проходческих работ и крепления выработки на шахтах и рудниках, тем более в условиях высокого, в т.ч. динамического горного давления, для которого узел стыковки аналога не предназначен.Целью изобретения является повышение устойчивости Соединения между собой железобетонных блоков, упрощение технологии их сборки и снижение трудоемкости монтажа крепи. Поставленная цель достигается тем, что в крепи, содержащей железобетонные бло ки (тюбинги), соединение последних между собой осуществляется крепежными элементами, причем на криволинейном торце одного из блоков выполнена выемка, в которых сделана петля с выпуклой поверхностью, а.на торце смежного блока эамоноличен крюкообраэный зацеп с вогнутой поверхностью, контактирующей с петлей. Данное техническое решение обеспечивает шарнирно-торцовый поворот блоков относительно друг друга без возможности их рассоединения, Заходная часть кр 1 окообраэного зацепа (часть зацепа, посредством которой производится направленное взаимное перемещение блоков по траектории, обеспечивающей взаимное соединение криволинейных торцевых поверхностей последних) выполнена выпуклой криволинейной поверхностью, соответствующей криволинейной поверхности торцов блоков. Такое выполнение этого технического решения обеспечивает простоту монтажа блоков и надежность их соединения при высоком, в т.ч, динамическом горном давлении, не вызывающем разрушение блоковв виду того, что рассоединение блоков может произойти только по криволинейной траектории, а это практически неосуществимо после сборки всех элементов крепления. Кроме того, с целью повышения прочности соединения, наряду с его шарнирной подвижностью, петля может быть выполнена такой конфигурации, при которой заполняется наибольшее пространство в выемке; при этом центральная часть петли выполнена выпуклой скривизной, соответствующей вогнутой поверхности зацепа, Такое техническое .исполнение петли позволяет максимально использовать пространство выемки для ее размещения, Петля может быть выполнена стержнем, яделанным в стенках выемки для случая, когда по условиям прочности соединения стержень обеспечивает надежную работоспособность при значительном упрощении конструкции узла.Кроме того, крюкообразный зацеп мо- правленное перемещение по траектории жет быть выполнен из стержневого проката торца установленного стыкуемого блока: (кругового, прямоугольного и т.п, сечений) и рассоединить собранное кольцо нельзя иззамоноличен в теле блока, еще более упро- за невозможности организовать эаказанщая узел соединения блоков, Кроме того, в 5 ную криволинейную траекторию стыкующихся торцах блоков могут быть вы- перемещения одного торца блока относиполнены выемки с вделанными в них петля- тельно другого, в результате соединение ми в виде стержней и соединенных между приобретает свойство йеразборности так собой закладным 3-образным элементом, необходимое для стационарной крепи пододин конец которого заканчивается заце земных выработок с обеспечением безрепом, а другой имеет опорную поверхность монтного их содерж ния в условиях для расклинивания в выемке; данное реше- динамических нагрузок. Авторам заявки не, ние также упрощает конструкцию узла сое- известно подобное свойство крепи в теории динения и снижает трудоемкость монтажа и праКтике горного дела.засчетсохранностизацепаотповреждений 15 3. Выступ может быть выполнен такой при транспортировке. конфигурации, при которой максимальноКроме того, между зацепом и торцом заполняется пространство в выемке, при выемки может быть установлен клин с вин- этом центральная часть петли выполняется товымустройством, позволяющим изгибать выпуклой с кривизной, соответствующей зацеп; данное решение применено в узлах 20 поверхности зацепа; это решение в Ьтличие крепи с большими перемещениями в про- от прототипа, позволяет дополнительно цессе эксплуатации. увеличить надежность соединения блоковИспользуя вышеуказанное техническое при динамическом горном давлении.решение, возможно создание надежно ра. Петля может быть выполнена в виде ботающего узла соединения железобетон стержня, вделанного в стенках выемки, чем ного крепления из блоков (тюбингов) при обеспечивается простота соединения блобольшом, в т.ч. динамическом воздействии ков при меньшей трудоемкости монтажа горного давления на крепь во время ее экс- крепи.плуатации, 5. Крюкообразный зацеп выполнен изСущественными признаками, отличаю стержневого проката и эамоноличен в теле щими заявляемое решение от прототипа, блока, что также упрощает монтаж крепи и являются следующие: повышает надежность соединения блоков.1. На криволинейном торце одного иэ 6. В обоих стыкующихся торцах блоков блоков выполненавыемка, в которой сдела- выполнены выемки с вмонтированными в на петля с выпуклой поверхностью, а на 35 них стержнями, которые соединены между торце другого смежного блока замоноличен собой закладным Я-образным элементом. крюкообразный зацеп, имеющий вогнутую один конецпоследнегозакончензацепом,а поверхность, контактирующую с петлейВ второй конец имеет опорную поверхность, прототипе стыковочный узел выполнен из расклинивающуюся в выемке. Данное рестержней, загнутых в крюки, под петли; та шение отличает заявляемую крепь от протокое решение не обеспечивает надежную ра- типа, обеспечивает устойчивую работу боту соединения при динамическом соединения при динамических нагрузках и воздействии на крепь и больших смещениях снижает трудоемкость монтажа крепи.торцов блоков относительно друг друга. За. Между зацепом и торцом выемки усявляемое решение в сравнениис прототи тановлен клин с винтовым устройством с пом приобретает новое свойство - возможностью изгиба зацепа, В прототипе обеспечение шарнирно-торцового поворо- не используется данное техническое решета блоков относительно друг друга без вза- . ние. В науке и технике применение клиноимного их удаления; шарнирные вдго распорного устройства широко соединения широко используются в техни известно, но в данной конструкции в совоке, но применение их для соединения бло- купности с другими элементами обеспечиков в горном деле неизвестно, упрощает вается новое свойство крепи из блоков монтаж крепи с обеспечением надежной ее (тюбингов) - это повышенная устойчивость работы, к динамическим воздействиям на крепи,2. Заходная часть крюкообразного за На фиг, 1 изображена сборная железоцепа выполнена выпуклой криволинейной бетонная крепь; на фиг.2 - узелна фиг.1 поверхностью, соответствующей криволи- (принципиальная схема узла соединения нейной поверхности торцов блоков. По- блоков посредством петли, выполненной в средством криволинейной поверхности на выемке на торце одного из блоков. а на зэходной части зацепа, обеспечивается на- торце другого смежного блока выполнен эа 2004812цеп); на фиг,3 - вид по стрелке А на Фиг,2; на фиг,4 - пример выполнения петли в виде стержня, а зацепа иэ стержневого проката в начальный период соединения стыка; на Фиг,5 - то же, в промекуточном положении, 5 на Фиг,б - то же, в момент окончания соеди-. нения; на фиг.7 - пример выполнения соединения, когда в обоих стыкующихся торцах блока выполнены выемки с установленными в них петлями в виде стержневых элементов 10 и соединенных между собой Я-образным элементом, на фиг.8 - то же, в плане; на Фиг,9 - пример выполнения соединения, когда между зацепом и торцом выемки установлен клин с винтовым устройством с воэ мажнастью изгиба зацепа.Сборная железобетонная крепь (фиг,1) состоит из блоков, которые собирают в кольца, В блоках 1 и 2 (фиг,2, 3) торцовые поверхности 3 и 4 выполнены соответствбнно 20 выпукло-вогнутыми. На выпуклой поверхности 3 блока 1 выполнена выемка 5 и сделана мантакная петля б с выпуклой поверхностью 7 в центральной части, а на торце блока 2 выполнен крюкообразный зацеп 8, 25 имеющий вогнутую поверхность 9, контактирующую с поверхностью 7 петли б в центральной части. Заходная часть крюкаабразного зацепа 8 выполнена с криволинейной поверхностью 10, копирующей 30 криволинейную вогнутую поверхность 4 блока 2, Торцовое соединение блоков 1 и 2 мажет иметь и несколько выемок (на черте-, же не показаны), оборудованных петлями и зацепами для обеспечения более устойчи ваго соединения блоков между собой. Петля может бытьвыполнена сложной конфигурации, заполняющей пространство в выемке (фиг.2 - границы петли доказаны пунктирными, линиями); при этом центральная часть 40 ее выполнена выпуклой поверхностью 7, кривизна которой соответствует вогнутой поверхности крюкообразного зацепа 8. Это позволяет увеличить площадь петли и, следовательно, ее прочность, сохраняя при 45 этом податливость. Петля может быть выполнена в виде стержня (фиг.4,5, б), вделанного в стенки выемки, и может быть использована как наиболее экономичная беэ ухудшения прочностных показателей и 50 надежности. Крюкаобразный зацеп 8 может быть выполнен из листовой стали и заполнять часть выемки, как показано на фиг. 2 пунктирными линиями, или выполнен из стержневого проката (круглого, прямоугольного, квадратного), замоноличенного в тело блока. Кроме того, в обоих стыкующихся торцах блоков 1, 2 (фиг.7, 8) могут быть выполнены выемки 5 с установленными в них петлями 11 и соединены между собой закладным Я- образным элементом 12, один конец которого заканчивается крюкоабразным зацепом 8, а другой имеет опорную поверхность 13 для расклинивания в выемке 5. Такое решение упрощает конструкцию узла соединения, снижает трудоемкость монтажа из-за сохранности зацепа от повреждения (изгибов, отлома при его замоноличенном состоянии) при транспортировке и обеспечивает податливость соединения при поворотах блоков. Если крепь при эксплуатации подвергается большим деформациям, а узлы соединений блоков большим пространственным перемещениям, то между зацепом 8 (фиг.8) и торцом выемки 5 может быть установлен клин 14 с винтовым устройством 15, позволяющим изгибать зацеп 8 после сборки блоков 1, 2, чем обеспечивается надежная работа соединения при динамических нагрузках.Соединение блоков между собой осуществляется следующим образом. Устанавливается блок 1 (фиг, 4, 5. 6). в котором имеется выемка с петлей, выполненной, например, в виде стержня, Над блоком 1 устанавливают блок 2 таким образом, чтобы оконечность зацепа 8 (фиг.4) встала на цилиндрическую поверхность петли 11. Пройзводят опускание блока 2, в зто время заходная часть крюкообразнаго зацепа 8 своей выпуклой криволинейной поверхностью скользит по петле 11; йри этом торец блока 2, описывая поверхность торца блока 1(фиг,5) перемещается и происходит соединение торцевых поверхностей 3, 4 блоков 1, 2, что обеспечивает простоту монтажа. Форма и размеры сочленяемых поверхностей подобраны таким образам, чтобы в этом положении произошло контактирование выпуклой поверхности 7 в центральной части с вогнутой поверхностью 9 зацепа 8. Поверхности петли 6 и зацепа 8 обеспечивают поворот блоков относительно друг друга, в то же время препятствуют рассоединению, обеспечивая прочность и податливость при поворотах блоков, Для рассоединения блоков необходимо перемещение их концов па определенной криволинейной траектории, что невозможно осуществить в замкнутом кольце собранной крепи, чем обеспечивается ее надежность и неразбарнасть соединения при воздействии на него динамических нагрузок, Если соединение блоков осуществлено, как показано на фиг.7, 8, монтаж начинается с установки в выемке 5 эакладнага Б-образного элемента 12 в блоке 1, в затемнавешивается блок 2 по вышеописанной технологии.Если соединение блоков осуществлено, как показано на фиг.9, монтаж производится по технологии, описанной выше, т.е, производят соединение блоков 1 и 2, а затем в выемку 5 вставляют клин 14 и эакручиваниФормчл а изобретения1. СТЫКОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ СБОРНОЙ КРЕПИ, включающее кольца иэ железобетонных блоков с выемками, торцами и монтажными петлями, отличающееся тем, что, с целью повышения устойчивости соединения элементов крепи при динамических нагрузках на крепь и упрощения монтажа крепи, на торце одного из блоков выполнена выемка, в которой сделана петля с выпуклой поверхностью, на торце смежного блока установлен крюкообразный зацеп, имеющий вогнутую поверхность, контактирующую с поверхностью петли, а поверхность заходной части зацепа выполнена выпуклой в соответствии с поверхностью торцов блоков.2. Соединение по п,1, отличающееся тем, что петля выполнена сложной конфигурации, заполняющей пространство в паем гайки 15 производят изгиб концевой части зацепа 8 путем расклинивания в выемке.56) Авторское свидетельство СССР 5 1 Ф 1162986, кл. Е 21 О 11/10, 1983,Авторское свидетельство СССР М 1382962, кл. Е 231 0 11/00, 1986. эу, при этом центральная часть ее10 выполнена выпуклой с кривизной, соответ. ствующей вогнутой поверхности зацепа,3. Соединение по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что петля выполнена в виде стержня, установленного в стенках выемки.4. Соединение по п.1, отличающеесятем, что крюкообразный зацеп выполнениэ стержневого проката и замоноличен втеле блока,5. Соединение по пп.1, 3 и 4, отличающееся тем, что в обоих стыкующихся торцах блока выполнены выемки сустановленными в них петлями, которыесоединены между собой закладным Я-об 25 разным элементом, причем один конецэлемента закончен зацепом, а другой конец имеет опорную поверхность, расклинивающуюся в выемке.6. Соединение по пп, 1 и 3, отличающе 30 еся тем, что.между зацепом и торцом выемки установлен клин с винтовымустройством для изгиба зацепа.Ы 04812 Составитель М.Устюговктор Е.Полионова Техред М.Моргентал рректор ЛЯилипе аказ 33 дпис Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина ТиражНПО "По3035,Москва, Ж Роспатента